报文的混合调度方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本发明实施例涉及数据传输领域，特别涉及一种报文的混合调度方法、装置、电子设备、存储介质。


背景技术：

2.随着工业互联网的兴起，确定性网络提出了针对特定报文保障确定性传输时延，保障工业互联网的特定报文时延，达到工业互联网控制的目的。确定性网络中，确定性报文和普通报文在同一个数据转发线路调度，保障确定性时延报文和普通报文混合调度，成为确定性网络研究的一个关键性技术。
3.传统报文调度中，为了实现确定性报文和普通报文混合调度，将确定性报文加入普通报文的传输路径中，使得调度结构复杂化，模糊确定性报文和高优先级的普通报文的传输顺序，并且存在为了体现确定性报文的优先级，在原普通报文传输路径中加入优先级设置，但该优先级设置与原传输路径不兼容情况，因此无法实现高效率的确定性报文和普通报文的混合调度。


技术实现要素：

4.本发明实施方式的目的在于提供一种报文的混合调度方法，实现高效的确定性报文和普通报文的混合调度。
5.为解决上述问题，本发明的实施方式提供了一种报文的混合调度方法，包括以下步骤：
6.将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列，并将第二调度队列中存储的普通报文在满足预设条件后传输至出口队列；其中，预设条件包括：第一调度队列中未存储确定性报文；
7.发送出口队列中存储的报文。
8.本发明的实施方式还提供了一种报文的混合调度装置，包括：
9.第一传输单元，用于将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列；
10.第二传输单元，用于将第二调度队列中存储的普通报文在满足预设条件后传输至出口队列；其中，预设条件包括：第一调度队列中未存储确定性报文；
11.发送单元，用于发送出口队列中存储的报文。
12.本发明的实施方式还提供了一种电子设备，包括：
13.至少一个处理器；以及，
14.与至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
15.存储器存储有可被至少一个处理器执行的指令，指令被至少一个处理器执行，以使至少一个处理器能够执行上述报文的混合调度方法。
16.本发明的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，包括：计算机程序被处理器执行时实现上述的报文的混合调度方法。
17.本发明的实施方式相对于现有技术而言，将确定性报文和普通报文分为两个调度队列存储。采用出口混合队列方式，在结合预设判断条件后，实现确定性报文优先调度的同时普通报文可共享确定性报文的调度资源，高效实现确定性报文和普通报文的混合调度。
18.另外，将第二调度队列中存储的普通报文在满足预设条件后传输至出口队列，包括：获取第二调度队列中的普通报文；检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文；若当前第一调度队列中存在确定性报文，则禁止将第二调度队列中的普通报文传输至出口队列；当前第一调度队列中不存在确定性报文，则将第二调度队列中的普通报文传输至出口队列。通过检测当前第一调度队列中确定性报文的存在情况，保证确定性报文的优先调度和普通报文的次优先调度。
19.另外，检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文，包括：根据第一调度队列生成的调度队列信号，检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文；其中，调度队列信号用于指示第一调度队列中存在确定性报文。若无调度信号，则表示当前第一调度队列中不存在确定性报文，本调度队列信号，可辅助实现确定性报文优先调度的同时，普通报文共享确定性报文的调度资源目的。
20.另外，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列前，还包括：将确定性报文通过时间门轮片传输至第一调度队列。
21.另外，将确定性报文通过时间门轮片传输至第一调度队列，包括：根据确定性报文的时延要求控制时间门轮片的开启周期；将确定性报文通过开启的时间门轮片传输至第一调度队列；其中，确定性报文的时延要求越高，开启周期越短。时间门轮片可有效管理确定性报文时延调度，使得确定性报文的传输符合对应的时延要求。
22.另外，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列，包括：根据预先设置的调度机制，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列。该预先设置的调度方式可针对确定性网路需求和用户配置，使得本传输过程适用于实际情况，提升用户体验。
23.另外，预先设置的调度机制包括以下任意一种调度机制：优先队列(priority queueing，pq)调度机制、加权公平队列(weighted fair queueing，wfq)调度机制、基于类的加权公平队列(class-based weighted fair queuing，cbwfq)调度机制。
附图说明
24.图1是根据本发明第一实施方式提供的报文的混合调度方法的流程图；
25.图2是根据本发明第一实施方式提供的报文的混合调度方法的示意图；
26.图3是根据本发明第一实施方式提供的报文的混合调度方法中后置调度器执行的流程图；
27.图4是根据本发明第二实施方式提供的报文的混合调度方法的流程图；
28.图5是根据本发明第三实施方式提供的报文的混合调度装置的示意图；
29.图6是根据本发明第三实施方式提供的报文的混合调度装置在一个例子中的示意图；
30.图7是根据本发明第四实施方式提供的一种电子设备的示意图。
具体实施方式
31.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本技术而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本技术所要求保护的技术方案。以下各个实施例的划分是为了描述方便，不应对本发明的具体实现方式构成任何限定，各个实施例在不矛盾的前提下可以相互结合相互引用。
32.本发明的第一实施方式涉及一种报文的混合调度方法，示意图如图2所示，流程如图1所示，包括：
33.步骤101，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列，并将第二调度队列中存储的普通报文在满足预设条件后传输至出口队列；其中，预设条件包括：第一调度队列中未存储确定性报文。
34.步骤102，发送出口队列中存储的报文。
35.具体地，如图2所示，在本实施方式中，分别为确定性报文和普通报文设置独立的调度队列，确定性报文调度队列前置时间门轮片，普通数据报文调度队列后置调度控制器。也就是说，确定性报文通过时间门轮片传输至为确定性报文设置的第一调度队列，以此控制确定性报文的延迟，达到对不同确定性报文保障不同时延调度的目的。在为普通数据报文设置的第二调度队列后置调度控制器，以此约束普通数据报文的出口调度，约束条件是确定性报文调度队列信号，只要根据第一调度队列中的确定性报文输出了调度队列信号，普通数据报文的调度就必须停止。
36.本发明的实施方式主要由电子设备执行，处理器将确定性报文通过时间门轮片发送至第一调度队列，将普通报文发送至第二调度队列，若第一调度队列中存在确定性报文，则第一调度队列发出调度队列信号至调度控制器，调度控制器限制第二调度队列中普通报文发送至出口队列的操作，同时第一调度队列将存储的确定性报文发送至出口队列；若第一调度队列中不存在确定性报文，则调度控制器将第二调度队列中的普通报文发送出口队列报文。出口队列得到报文时，处理器将出口队列中报文发送，从而在保障确定性报文优先调度的同时，普通数据报文可共享确定性报文的调度资源，保障普通报文的次优先调度。
37.下面对本实施方式的报文的混合调度方法的实现细节进行具体的说明，以下内容仅为方便理解提供的实现细节，并非实施本方案的必须。
38.在一个例子中，步骤101执行前，将确定性报文通过时间门轮片传输至第一调度队列，实现保证确定性报文的调度时延的目的。具体地，根据确定性报文的时延要求控制时间门轮片的开启周期；将确定性报文通过开启的时间门轮片传输至第一调度队列；其中，确定性报文的时延要求越高，允许传输延后的时间越短，则时间门轮片开启周期越短。即根据用户配置的确定性报文的时延，在特定的时间间隔开启时间门轮片，达到调度时延执行的目的。
39.步骤101执行过程中，使用后置调度控制器将第二调度队列中存储的普通报文传输至出口队列中，具体执行流程图如图3所示：
40.步骤1011：获取第二调度队列中的普通报文。
41.步骤1012：检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文；若是，则执行步骤
1013；若否，则执行步骤1014。
42.在一个例子中，根据第一调度队列生成的调度队列信号，检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文；其中，调度队列信号用于指示第一调度队列中存在确定性报文。若第一调度队列中存在确定性报文，则会生成调度队列信号；若第一调度队列不存在确定性报文，则不会生成调度队列信号。因此，可以通过是否检测到调度队列信号，检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文。
43.步骤1013：禁止将第二调度队列中的普通报文传输至出口队列。
44.步骤1014：将第二调度队列中的普通报文传输至出口队列。
45.相对于现有技术而言，本实施方式将确定性报文和普通报文分为两个调度队列存储。采用出口混合队列方式，在结合预设判断条件后，实现确定性报文优先调度的同时普通报文可共享确定性报文的调度资源，高效实现确定性报文和普通报文的混合调度。
46.本发明的第二实施方式涉及一种报文的混合调度方法，具体流程如图4所示，包括：
47.步骤201，根据预先设置的调度机制，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列。
48.步骤202，将第二调度队列中存储的普通报文在满足预设条件后传输至出口队列；其中，预设条件包括：第一调度队列中未存储确定性报文。
49.需要说明的是，步骤201与步骤202并无确定的先后关系，步骤201与步骤202本质上是相互独立的并列执行的两个步骤，图4仅为一种示例，并不构成执行顺序上的约束。
50.步骤203，发送出口队列中存储的报文。
51.本实施方式中的步骤203与第一实施方式大致相同，不再赘述。下面对本实施方式的步骤201和步骤202进行具体说明。
52.在步骤201中，根据预先设置的调度机制，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列。该预先设置的调度方式可针对确定性网路需求和用户配置，使得本传输过程适用于实际情况，提升用户体验。
53.其中，预先设置的调度机制包括以下任意一种调度机制：pq调度机制、wfq调度机制、cbwfq调度机制。
54.在一个例子中，使用pq调度机制利用4个子队列将第一调度队列中的确定性报文传输至出口队列，4个子队列的优先级分别是high，medium，normal，low。该调度机制会先服务高优先级的确定性报文队列，若高优先级确定性报文队列里没有数据，再服务中等优先级确定性报文队列，依次类推。如果pq正在服务中等优先级确定性报文队列，但是高优先级确定性报文队列中输入了数据，则pq会中断中等优先级确定性报文队列的服务，转而服务高优先级确定性报文队列。使用pq调度机制对第一调度队列中存储的确定性报文进行调度，可以赋予高优先级的确定性报文绝对优先权。
55.在一个例子中，也可以使用wfq调度机制将第一调度梯队中的确定性报文传输至出口队列。可以保证相同优先级确定性报文间公平，不同优先级确定性报文间实现加权。队列的数目可预先配置，在保证延迟公平的基础上体现权值，权值大小依赖于报文头中携带的ip优先级。wfq对确定性报文按流进行分类，每一个确定性报文流被分配到一个队列。入队过程采用hash算法来自动完成，在出队的时候，按优先级来分配每个确定性报文流应占
有出口的带宽。优先级的数值越小，所得的带宽越少。使用wfq调度机制对第一调度队列中存储的确定性报文进行调度，由hash算法自主分类确定性报文，无需用户操作；所有的确定性报文流都有传输带宽。
56.在一个例子中，也可以采用cbwfq调度机制将第一调度梯队中的确定性报文传输至出口队列。cbwfq通常使用访问控制列表acl定义确定性报文流类别，其允许基于标准分类确定性报文，例如访问控制列表，输入界面名，协议和服务质量标志。cbwfq调度机制是对wfq调度机制作了扩展，支持用户自定义确定性报文流的分类，并且队列的个数和类别是一一对应,给每个确定性报文流保证带宽。
57.本实施方式中，使用针对确定性网路需求和用户配置，预先设置调度机制来传输第一调度梯队中的确定性报文，可以保证确定性报文在传输的过程中的优先级，并对确定性报文传输至出口队列过程中的路径资源的进行合理分配。
58.本发明的第三实施方式涉及一种报文的混合调度装置，具体如图5所示，包括：
59.第一传输单元301：用于将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列。
60.第二传输单元302：用于将第二调度队列中存储的普通报文在满足预设条件后传输至出口队列；其中，预设条件包括：第一调度队列中未存储确定性报文。
61.发送单元303：用于发送出口队列中存储的报文。
62.在一个例子中，报文的混合调度装置还包括第三传输单元304，如图6所示。第三传输单元304：用于通过时间门轮片实现将确定性报文传送至第一调度队列，达到保证确定性报文的调度时延的目的。例如，根据确定性报文的时延要求控制时间门轮片的开启周期；将确定性报文通过开启的时间门轮片传输至第一调度队列；其中，确定性报文的时延要求越高，开启周期越短。
63.在一个例子中，第二传输单元302具体用于获取第二调度队列中的普通报文；检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文；若当前第一调度队列中存在确定性报文，则禁止将第二调度队列中的普通报文传输至出口队列；若当前第一调度队列中不存在确定性报文，则将第二调度队列中的普通报文传输至出口队列。
64.在一个例子中，检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文，是根据第一调度队列生成的调度队列信号，检测当前第一调度队列中是否存在确定性报文；其中，调度队列信号用于指示第一调度队列中存在确定性报文。
65.另外，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列，包括：根据预先设置的调度机制，将第一调度队列中存储的确定性报文传输至出口队列。
66.在一个例子中，预先设置的调度机制包括以下任意一种调度机制：pq调度机制、wfq调度机制、cbwfq调度机制。
67.不难发现，本实施方式为与上述实施方式相对应的装置实施例，本实施方式可与上述实施方式互相配合实施。上述实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在上述实施方式中。
68.本发明第四实施方式涉及一种电子设备，如图7所示，包括至少一个处理器401；以及，
69.与至少一个处理器401通信连接的存储器402；其中，存储器402存储有可被至少一
个处理器401执行的指令，指令被至少一个处理器402执行，以使至少一个处理器401能够执行上述实施例的报文的混合调度方法。
70.其中，存储器402和处理器401采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器和存储器的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器。
71.处理器401负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器可402以被用于存储处理器在执行操作时所使用的数据。
72.本发明第五实施方式涉及一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序。计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例。
73.即，本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一个设备(可以是单片机，芯片等)或处理器(processor)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
74.本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。